直流電機(jī)的維護(hù)與檢修

張強(qiáng)

摘 要：文章主要闡述了直流電機(jī)維護(hù)與檢修情況，介紹了直流電機(jī)的構(gòu)成和工作機(jī)理，著重對(duì)碳刷、壓簧和刷握、換向器、電機(jī)冷卻器和電機(jī)其他部位的的維護(hù)與檢修進(jìn)行重點(diǎn)闡述。

關(guān)鍵詞：直流電機(jī)；維護(hù)；檢修

引言

直流電機(jī)一般是指直流電動(dòng)機(jī)，是將直流電所產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能量的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。它能夠使直流電電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換。直流電機(jī)擁有非常好的調(diào)速性能，其具有快速啟動(dòng)、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速范圍大、調(diào)速平穩(wěn)平滑、過(guò)載能力強(qiáng)、控制方法簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，直流電機(jī)在工業(yè)調(diào)速領(lǐng)域一直處于壟斷地位。然而，直流電機(jī)與具有很多致命的缺點(diǎn)，如換向問(wèn)題、人工維護(hù)工作量大，以及材料備件投入多等缺點(diǎn)，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，有被交流電機(jī)取代的趨勢(shì)，但由于其優(yōu)點(diǎn)較多，應(yīng)用較為成熟，目前直流電機(jī)運(yùn)用依然非常廣泛，文章主要對(duì)直流電機(jī)的維護(hù)與檢修進(jìn)行闡述。

1 直流電機(jī)的構(gòu)成和工作機(jī)理

直流電機(jī)可分為轉(zhuǎn)子和定子兩部分，其中轉(zhuǎn)子主要包括電樞繞組和換向器，定子繞組主要包括勵(lì)磁繞組、補(bǔ)償繞組、換向繞組、連接導(dǎo)條。定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，是直流電機(jī)中電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的樞紐，即為電樞。

直流電機(jī)在直流電的作用下，在電樞中形成電流，電樞在定子磁場(chǎng)中受電磁力作用，使得電樞產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)，換向器不斷改變電樞繞組中的電流方向，使得電樞受到單向的電磁轉(zhuǎn)矩而不停轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了將直流電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。

2 直流電機(jī)的維護(hù)與檢修

2.1 碳刷、壓簧及刷握的維護(hù)與檢修

碳刷和刷握是直流電機(jī)維護(hù)和檢修的重點(diǎn)之一。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，碳刷和換向器要保持充分接觸，碳刷的工作接觸面應(yīng)光滑發(fā)亮，為凹面圓弧，能夠與換向器緊密貼合，不能夠出現(xiàn)灼燒、麻點(diǎn)和凹坑等痕跡。碳刷的運(yùn)行長(zhǎng)度為原長(zhǎng)度的60%-70%，碳刷在刷握中的不能含進(jìn)去太多，容易引起碳刷小辮對(duì)換向器的傷害。

更換碳刷時(shí)，如更換單個(gè)碳刷，可直接安裝進(jìn)行使用。但若同一個(gè)刷桿下兩塊或兩塊以上的碳刷需要進(jìn)行更換，要使用砂紙對(duì)碳刷工作接觸面進(jìn)行打磨，使它與換向器接觸面要大于75%，并需要在線以電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的20%的速度運(yùn)行2-3小時(shí)，確保碳刷工作接觸面能夠與換向器面可靠接觸。

壓簧對(duì)碳刷的壓力要適度均勻，否則容易引起各運(yùn)行碳刷分流不均，電流大的碳刷容易發(fā)熱，使得碳刷小辮燒斷。壓簧要定期測(cè)量壓力，需要對(duì)不合適的壓簧進(jìn)行調(diào)整或更換。壓簧壓力過(guò)大時(shí)，容易引起碳刷磨損快，并且碳刷容易碎裂；壓力過(guò)小時(shí)，碳刷在運(yùn)行中出現(xiàn)較大彈跳，引起與換向器接觸不良。若在運(yùn)行中碳刷易與刷握出現(xiàn)卡阻或粘連情況，應(yīng)對(duì)刷握和碳刷進(jìn)行更換。在大中修中，要測(cè)量刷桿、刷握與換向器之間的距離，不符合標(biāo)準(zhǔn)要進(jìn)行調(diào)整。

2.2 換向器的維護(hù)與檢修

換向器同樣是直流電機(jī)的維護(hù)和檢修的重點(diǎn)。在日常維護(hù)中，要用0.5MPa的氮?dú)鈱?duì)換向器進(jìn)行清掃，再用白紗布蘸四氯化碳對(duì)換向器表面進(jìn)行擦拭，清除換向器表面的粉塵和油污。對(duì)冷卻器的風(fēng)口過(guò)濾棉要定期更換，防止過(guò)濾棉積塵掉入換向器上。清理?yè)Q向器后，要對(duì)換向器進(jìn)行細(xì)致檢查，因?yàn)殡姍C(jī)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，換向器面與碳刷長(zhǎng)期摩擦，會(huì)引起換向器磨損情況，造成換向器銅片間出現(xiàn)毛刺和云母層突出等情況。這種情況下，需要使用鋸片將云母層向下鉤槽1mm，并對(duì)銅片邊緣進(jìn)行倒角（深度0.5mm，角度45°），用毛刷清理銅屑，以防銅片間出現(xiàn)短路。

電機(jī)換向器面與碳刷長(zhǎng)期摩擦，換向器還會(huì)出現(xiàn)磨損凹槽，磨損凹槽約為0.07-0.1mm時(shí)，需要對(duì)換向器進(jìn)行修磨。修磨時(shí)先用顆粒較粗的砂紙對(duì)積炭凹槽進(jìn)行粗修磨，其次使用顆粒較細(xì)油石在電機(jī)以10%額定轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)的情況下對(duì)換向器進(jìn)行修磨，使得換向器整體平滑。使用油石修磨時(shí)，油石在換向器表面上的壓力要均勻，油石不得出現(xiàn)傾斜和震動(dòng)。最后修磨至換向器表面基本平整。

換向器在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)載、冷卻不均勻或銅片松動(dòng)變形，均會(huì)引起換向器不圓，造成碳刷和換向器面不能充分接觸，運(yùn)行火花變大。在電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，利用大修，需要使用測(cè)試儀對(duì)換向器的偏心度進(jìn)行測(cè)試。若測(cè)量的換向器偏心度較大或凹槽超過(guò)0.1mm，換向器表面就需要進(jìn)行車(chē)削。車(chē)削時(shí)，換向器在車(chē)床上的轉(zhuǎn)速為2-2.5m/s，粗車(chē)時(shí)進(jìn)刀量0.2-0.3mm，精車(chē)進(jìn)刀量為0.1-0.15mm，車(chē)刀要使用硬質(zhì)合金刀。直流電機(jī)換向器在修磨或車(chē)削后，換向器氧化膜的形成非常重要。在碳刷和換向器的磨合過(guò)程中，會(huì)在換向器表面形成含有石墨成分的氧化表層。氧化膜具有較好的導(dǎo)電性和光滑性，且硬度較高，在電機(jī)換向和減少碳刷磨損上具有有非常好的效果。由于運(yùn)行程度、碳刷情況和周?chē)h(huán)境不同，顏色會(huì)出現(xiàn)黃、藍(lán)、紅、黑等多種顏色，但判斷氧化膜的好壞不在顏色，而在于氧化膜的均勻度。良好的氧化膜形成必須通過(guò)長(zhǎng)期精心的維護(hù)，若平時(shí)維護(hù)中，換向器表面積油污碳粉過(guò)多、碳刷維護(hù)跟不上、選用碳刷品質(zhì)較差、空氣環(huán)境較差時(shí)都不利于較好的氧化膜的形成，甚至建立好的氧化膜也會(huì)被破壞。所以，在日常電機(jī)運(yùn)行中，應(yīng)該對(duì)換向器表面情況、運(yùn)行火花程度要及時(shí)掌握，遇到問(wèn)題要及時(shí)處理。

2.3 電機(jī)冷卻器的維護(hù)與檢修

直流電機(jī)一般分為風(fēng)冷式和水冷式兩種，在工業(yè)企業(yè)中，大型直流電機(jī)一般采取水冷式較多。由于直流電機(jī)對(duì)運(yùn)行溫度要求較高，不得在高溫情況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，因此電機(jī)冷卻器同樣是直流電機(jī)一個(gè)維護(hù)和檢修重點(diǎn)。

風(fēng)冷式冷卻器維護(hù)較為簡(jiǎn)單，日常維護(hù)中，主要關(guān)注冷卻器風(fēng)機(jī)運(yùn)行是否正常，進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口風(fēng)量是否正常，關(guān)注過(guò)濾棉情況，若粉塵較多時(shí)要及時(shí)進(jìn)行更換，防止風(fēng)口堵塞引起電機(jī)溫度驟升。水冷式冷卻器不僅需要關(guān)注冷卻器風(fēng)機(jī)、進(jìn)、出風(fēng)口風(fēng)量和過(guò)濾棉情況，還需關(guān)注冷卻器水溫情況、冷卻器水流量情況、冷卻器是否有漏水狀況等。在日常維護(hù)中，要定期檢查進(jìn)口冷卻水溫度，冷卻器水路是否暢通，冷卻器內(nèi)水管是否漏水。冷卻進(jìn)水溫度過(guò)高要及時(shí)采取措施降低冷卻進(jìn)水溫度；冷卻器水路堵塞要及時(shí)疏通，內(nèi)部水管漏水要及時(shí)對(duì)水冷卻器進(jìn)行更換，防止出現(xiàn)較大電機(jī)故障。

2.4 其他部位的維護(hù)與檢修

其他部位包括電機(jī)口線及線路、電機(jī)檢測(cè)元件、電機(jī)內(nèi)部繞組、電機(jī)觀察窗等。電機(jī)口線及線路要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行周期進(jìn)行定期檢查緊固，還要檢查線路是否有破損情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)要及時(shí)進(jìn)行處理。電機(jī)檢測(cè)元件包括電機(jī)溫度檢測(cè)、電機(jī)冷卻器水溫水壓檢測(cè)、電機(jī)測(cè)速編碼器等。電機(jī)溫度、電機(jī)冷卻器水溫水壓檢測(cè)利用日常小檢修進(jìn)行測(cè)試，及時(shí)掌握檢測(cè)元件的實(shí)際運(yùn)行情況，防止檢測(cè)元件失靈引起的電機(jī)故障。測(cè)速編碼器需要定期檢查掌握編碼器連接軸、編碼器接線運(yùn)行狀況。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)加強(qiáng)對(duì)直流電機(jī)的維護(hù)與檢修，可以提高直流電機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量，降低故障率的作用。但是同時(shí)還需要加強(qiáng)對(duì)直流電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，建立每臺(tái)電機(jī)的設(shè)備檔案臺(tái)帳，同時(shí)還需提高維修人員的保養(yǎng)技術(shù)水平，這樣，直流電機(jī)才能一直保持較好的運(yùn)行狀態(tài)，電機(jī)故障率能夠被掌控，從而實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)的運(yùn)行。

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